DE1148245B

DE1148245B - Process for the production of liquid iron in a steam boiler furnace operated as a melting chamber furnace with finely divided fuel

Info

Publication number: DE1148245B
Application number: DEW18352A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Wenzel
Original assignee: WERNER WENZEL DR ING
Current assignee: WERNER WENZEL DR ING
Priority date: 1952-07-23
Filing date: 1952-07-23
Publication date: 1963-05-09

Description

Verfahren zum Erzeugen von flüssigem Eisen in einer als Schmelzkammerfeuerung mit feinzerteiltem Brennstoff betriebenen Dampfkesselfeuerung Es ist bekannt, eisenhaltige Stoffe mit einem Luftgemisch oben in eine Verbrennungskammer einzuführen, die entweder mit reduzierender oder oxydierender Flamme betrieben wird (deutsche Patentschrift 418101). Beim Betrieb mit reduzierender Flamme, d. h. bei niedriger Temperatur und Wärmebelastung, fallen die in die Verbrennungskammer eingeführten Stoffe als agglomerierte poröse Masse auf den Boden der Verbrennungskammer. Bei oxydierender Flamme, d. h. hohen Temperaturen, schmilzt das Gut zu einer eisenreichen Schlacke, die sich feuerflüssig am Boden der Kammer ansammelt. Diese eisenreiche Schlacke soll dann abgezogen, nach Erkalten zerkleinert und hierauf verhüttet werden. In dieser Patentschrift ist ferner auch der Hinweis gegeben, die Feuergase der Verbrennungskammer unter Dampfkesseln oder zum Vorwärmen der Verbrennungsluft nutzbar zu machen. Diese Arbeitsweise ist in jeder Beziehung unwirtschaftlich, und außerdem werden eine Verbrennungskammer für die eisenhaltigen Stoffe und eine solche für den Dampfkesselbetrieb erfordert. Beide Verfahren aber im Dauerbetrieb in der Verbrennungskammer durchzuführen, ist unmöglich, weil das Mauerwerk durch die beim Prozeß entstehenden hohen Temperaturen, verbunden mit chemischen Reaktionen, binnen kurzer Zeit zerstört würde.Method for producing liquid iron in a furnace as a melting chamber Steam boiler firing operated with finely divided fuel It is known that ferrous Introduce substances with an air mixture at the top into a combustion chamber, either is operated with a reducing or oxidizing flame (German patent specification 418101). When operating with a reducing flame, i. H. at low temperature and Heat load, the substances introduced into the combustion chamber fall as agglomerated porous mass on the bottom of the combustion chamber. In the case of an oxidizing flame, i. H. high temperatures, the material melts into an iron-rich slag, which becomes molten as a fire accumulates at the bottom of the chamber. This iron-rich slag should then be drawn off, after Chilled to be crushed and then smelted. In this patent specification is also also given the note, the combustion gases of the combustion chamber under steam boilers or to make it usable for preheating the combustion air. This way of working is uneconomical in all respects, and also become a combustion chamber for ferrous substances and one for steam boiler operation. However, both processes must be carried out continuously in the combustion chamber impossible, because the masonry due to the high temperatures generated during the process, combined with chemical reactions, would be destroyed within a short time.

Durch die USA.-Patentschrift 1815 888 ist ferner bekannt, S102, A1203 und Fe203 enthaltende Kohle in einer Schmelzkammerkesselanlage zu verbrennen, wobei die metallhaltigen Teile aus der Schlacke gewonnen werden sollen. Ein Betrieb der dort beschriebenen Anlage ist aber aus verschiedenen Gründen unmöglich. So ist z. B. ein stetiger Abfluß der Schlacke ausgeschlossen, weil diese nicht in ausreichendem Maße von dem Feuerraum beheizt werden kann und weil ferner die normale Feuerraumausmauerung auf die Dauer dem chemischen Angriff der Rauchgase und der Schlacke, bei der allgemeinen Durchschnittstemperatur von 1600° C nicht gewachsen ist.It is also known from U.S. Patent 1815 888, S102, A1203 and to burn coal containing Fe 2 O 3 in a smelting chamber boiler plant, wherein the metal-containing parts are to be extracted from the slag. An operation of the However, the system described there is impossible for various reasons. So is z. B. a steady outflow of the slag is excluded because this is not sufficient Dimensions of the furnace can be heated and because also the normal furnace lining in the long run chemical attack of smoke gases and slag, in general Average temperature of 1600 ° C has not grown.

Es ist ferner ein Verfahren zur Gewinnung von Metall, insbesondere von Roheisen, bekannt, nach welchem die Erze zusammen mit Brennstoffen in ein Bad aus flüssiger Schlacke eingeführt werden (deutsche Patentschrift 846 553). Hierbei soll die Kühlung der Wand des Vergasungsraumes für die Dampferzeugung ausgenutzt werden, so daß also der Hinweis gegeben ist, die Erschmelzung und Reduktion des Eisenerzes mit der Dampferzeugung zu koppeln. Für die Durchführung dieses Verfahrens ist aber eine umständliche Apparatur mit erheblichen Nachteilen angegeben. Diese bestehen vor allem in dem hohen Druckverlust des Vergasungsmediums, der durch die Notwendigkeit, die Schlacke herauszuwirbeln, und durch den hydrostatischen Druck der Schlacke hervorgerufen wird.It is also a method of extracting metal, in particular of pig iron, known, after which the ores are put together with fuels in a bath be introduced from liquid slag (German patent 846 553). Here the cooling of the wall of the gasification chamber is to be used for steam generation so that the hint is given that the melting and reduction of the To couple iron ore with the steam generation. To carry out this procedure but a cumbersome apparatus with considerable disadvantages is given. These consist mainly in the high pressure loss of the gasification medium, which is caused by the Need to swirl out the slag and by hydrostatic pressure the slag is caused.

In den »Mitteilungen der Vereinigung der Großkesselbesitzer«, 1948, S. 12 und 13, wurde darauf hingewiesen, daß manche Kohlen zum Teil nennenswerte Eisenmengen in Form von FeS, und Fe0 aufweisen, was zur Folge hat, daß eine eisenhaltige Schlacke anfällt, die alle 6 Wochen aus der Schmelzwanne ausgestemmt werden muß. Das hat zur Folge, daß der Kessel stillzusetzen ist, was zu Unträglichkeiten und zur Unwirtschaftlichkeit führt.In the "Notices of the Association of Large Boiler Owners", 1948, On p. 12 and 13, it was pointed out that some coals were partly noteworthy Have amounts of iron in the form of FeS, and Fe0, which has the consequence that an iron-containing Slag accumulates, which has to be chiselled out of the melting tank every 6 weeks. This has the consequence that the boiler has to be shut down, which leads to incompatibilities and leads to inefficiency.

Schließlich ist nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahren zur direkten Eisengewinnung aus feinkörnigen Eisenerzen, bei dem das Erz mit Reduktionsmitteln vermengt, tangential in einen Reaktionsraum eingeblasen wird, vorgeschlagen worden, die Reduktionstemperatur durch Zufuhr von zusätzlichem Sauerstoff aufrechtzuerhalten. Dort ist noch der Vorschlag gemacht worden, die bei der Verbrennung der Reduktionsgase bzw. beim Verblasen frei werdende Wärme der Schmelzkammer unmittelbar für eine Dampfkesselfeuerung zu verwenden. Es handelt sich also um zwei miteinander in Verbindung stehende, hintereinandergeschaltete Feuerungen, deren eine in erster Linie zum Einschmelzen und Reduzieren der Eisenerze und deren zweite zur Dampferzeugung dient (deutsche Patentschrift 935 845). Bei einem Verfahren zum Erzeugen von flüssigem Eisen in einer als Schmelzkammerfeuerung mit feinzerteiltem Brennstoff betriebenen Dampfkesselfeuerung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in die mit Kühlrohren ausgekleidete Dampfkesselschmelzkammer staubförmige bzw. feinkörnige oxydische Eisenerze eingebracht und mit den Verbrennungsgasen des in der Dampfkesselschmelzfeuerung verbrannten Brennstoffes im Schwebezustand zur Reaktion gebracht werden, wonach die gebildeten, sich abscheidenden Schmelz- bzw. Reduktionsprodukte stetig aus der Schmelzkammer flüssig abgezogen und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden.Finally, there is one that does not belong to the state of the art Process for the direct extraction of iron from fine-grained iron ores, in which the ore mixed with reducing agents, blown tangentially into a reaction space, has been proposed, the reduction temperature by supplying additional oxygen maintain. The suggestion was made there, that in connection with the incineration the reducing gases or the heat of the melting chamber released during the blowing process to be used for a steam boiler. So there are two together related, cascaded furnaces, one of which in the first Line for melting and reducing iron ores and their second line for steam generation serves (German patent specification 935 845). In a method for Generation of liquid iron in a melting chamber furnace with finely divided Fuel-operated steam boiler combustion is proposed according to the invention that dusty or fine-grained in the steam boiler melting chamber lined with cooling tubes Oxydic iron ores introduced and with the combustion gases of the steam boiler furnace burned fuel are brought to react in a suspended state, after which the formed, separating melt or reduction products continuously from the Melting chamber can be withdrawn in liquid form and further processed if necessary.

Hierdurch ergeben sich gewichtige Vorteile: Zunächst ist die Schmelzkammer für die Eisenreduktion gleichzeitig auch die Schmelzkammer einer Dampfkesselfeuerung, da beide Prozesse gleichzeitig nebeneinander und in demselben Raum ablaufen. Die Ausbildung einer besonderen Schmelzkammer, die lediglich der Reduktion von Eisenerzen dient, führt zu der Erstellung teurer und komplizierter Aggregate, die wegen der Schwierigkeit, ein gegen Eisenoxyd beständiges Wandmaterial zur Verfügung zu haben, betrieblich außerordentlich schwer zu beherrschen ist. Infolge der Hineinverlegung der Reduktionsschmelzkammer in die Dampfkesselschmelzkammer bzw. deren Ausbildung als ein einziges Aggregat, das gleichzeitig beiden Aufgaben der Erzreduktion und der Dampferzeugung dient, wird praktisch die besondere Reduktionsschmelzkammer mit ihrem großen Kostenaufwand und ihren großen betrieblichen Schwierigkeiten vollkommen eingespart bzw. eleminiert. Diese starke Vereinfachung des kombinierten Eisengewinnungs- und Dampferzeugungsprozesses gemäß der Erfindung ist dadurch ermöglicht, daß überraschenderweise infolge der Kühlwirkung der wasserdurchflossenen Rohre in der mit Eisenerz beaufschlagten Dampfkesselschmelzkammer der Reduktionsvorgang zwischen dem Eisenerz und dem Brennstoff günstig beeinflußt wird. An der gekühlten Wand wird das im Inneren der Schmelzkammer gebildete Eisen zusammen mit infolge der Kühlwirkung zähflüssiger Schlacke abgeschieden, von letzterer umhüllt und damit der Gasatmosphäre entzogen. Des weiteren wird in dieser Schlacke fester Brennstoff mit eingebunden, der eine starke Reduktionswirkung ausübt. Es genügt, wenn in verhältnismäßig kleinen Bereichen der Schmelzkammer reduzierende Bedingungen vorliegen, um bei im wesentlichen oxydierender Verbrennung trotzdem zu einer Reduktionswirkung zu metallischem Eisen in der ablaufenden Schlacke zu gelangen. Es genügt auch, wenn die Reduktionsatmosphäre nur vorübergehend in solchen reduzierenden Bereichen aufrechterhalten bleibt, nämlich so lange, bis sich das hierbei gebildete Eisen an der gekühlten Wand abgeschieden hat und von zähflüssiger Schlacke eingehüllt ist. Jedenfalls kann man in der Dampfkesselschmelzkammer Reduktionswirkung erzielen, auch wenn der Brennstoff in der Hauptsache vollständig, d. h. zur Kohlensäure verbrannt wird.This results in significant advantages: First is the melting chamber for iron reduction also the melting chamber of a steam boiler furnace, because both processes take place at the same time next to each other and in the same room. the Formation of a special melting chamber, which is only used for the reduction of iron ores serves, leads to the creation of expensive and complicated aggregates, which because of the Difficulty having available a wall material that is resistant to iron oxide, is extremely difficult to control operationally. As a result of being relocated the reduction melting chamber into the steam boiler melting chamber or its formation as a single unit that simultaneously performs both tasks of ore reduction and the steam generation is used, the special reduction melting chamber is practically with its great expense and its great operational difficulties saved or eliminated. This great simplification of the combined iron production and steam generation process according to the invention is made possible in that, surprisingly as a result of the cooling effect of the pipes through which water flows in the one charged with iron ore Boiler melting chamber the reduction process between the iron ore and the fuel is favorably influenced. This is done on the cooled wall inside the melting chamber formed iron is deposited together with viscous slag due to the cooling effect, enveloped by the latter and thus withdrawn from the gas atmosphere. Furthermore, in This slag is bound up with solid fuel, which has a strong reducing effect exercises. It is sufficient if reducing in relatively small areas of the melting chamber Conditions exist in order to be able to do so in the case of an essentially oxidizing combustion to a reducing effect to metallic iron in the slag running off reach. It is also sufficient if the reducing atmosphere is only temporarily in such reducing areas is maintained, namely until the iron formed in the process has deposited on the cooled wall and is more viscous Slag is encased. In any case, one can have a reducing effect in the steam boiler melting chamber achieve, even if the fuel is mainly complete, i. H. to carbonic acid is burned.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird vorgeschlagen, daß der Brennstoff zunächst mit Luftmangel und danach mit Zweitluft verbrannt wird. Feuerungen, bei denen zunächst mit Luftmangel und danach mit Zweitluft verbrannt wird, sind an sich bekannt. Wenn es sich aber darum handelt, Eisenerze in einer solchen Feuerung zu reduzieren, hat diese Maßnahme eine von dem Bekannten völlig abweichende Wirkung, nämlich die verstärkte Reduktion der Eisenerze, zur Folge.According to a further idea of the invention it is proposed that the Fuel is burned first with a lack of air and then with secondary air. Furnaces, in which combustion is first carried out with a lack of air and then with secondary air known per se. But when it comes to iron ore in such a furnace to reduce, this measure has a completely different effect from the known, namely the increased reduction of iron ores, the result.

Da die gewünschten Reduktionsprodukte in den Schmelzprodukten der Reduktionsschmelzräume angereichert sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Reaktions- und Schmelzprodukte der Reduktions-und Oxydationsschmelzräume getrennt zu gewinnen.Since the desired reduction products in the melt products of the Reduction melting chambers are enriched, it is proposed according to the invention that Reaction and melting products of the reduction and oxidation melting chambers are separated to win.

Es ist vorteilhaft, im Sinne einer möglichst großen Eisenausbeute in dem Reduktionsschmelzraum alle vermeidbaren, Wärme verbrauchenden Prozesse, die nicht der Eisenerzreduktion dienen, zu vermeiden. Der hohe Wärmebedarf für die Kalkzersetzung wird deshalb erfindungsgemäß dem Oxydationsraum der Schmelzkammer entnommen, in der nur noch mit untergeordneter Reduktionswirkung zu rechnen ist.It is advantageous in terms of the greatest possible iron yield in the reduction smelting room all avoidable, heat-consuming processes that do not serve to reduce iron ore, avoid. The high heat requirement for lime decomposition is therefore, according to the invention, taken from the oxidation chamber of the melting chamber, in which can only be expected to have a subordinate reduction effect.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden die flüssigen Schmelzprodukte durch ein Koksbett geleitet, dessen Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Schmelzprodukte liegt.According to a further idea of the invention, the liquid melt products passed through a bed of coke, the temperature of which is above the melting point of the melt products lies.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht noch darin, daß das Koksbett mit Luft heißgeblasen wird und daß die Abgase des Koksbettes in den Kessel zwecks Ausnutzung ihres Wärmeinhaltes eingeführt werden. Mit besonderem Vorteil wird dabei die in das Koksbett eingeblasene Luft vorgewärmt, wozu vorzugsweise die vorgewärmte Luft des Kessels verwendet wird. Die aus einem mit Eisenerz beschickten Schmelzkessel abfließende Schlacke kann nämlich noch beträchtliche Mengen an Eisenoxyden enthalten. Es ist daher sehr vorteilhaft, auf diese Weise die Fertigreduktion der Schlacke durchzuführen, wobei eine günstige Wärmeausnutzung erreicht wird.Another feature of the invention is that the coke bed is blown hot with air and that the exhaust gases of the coke bed in the boiler for the purpose Utilization of their heat content are introduced. It is of particular advantage here the air blown into the coke bed is preheated, preferably the preheated air for this purpose Air from the boiler is used. Those from a melting kettle charged with iron ore This is because the slag flowing off can still contain considerable amounts of iron oxides. It is therefore very advantageous in this way to finish reducing the slag perform, whereby a favorable heat utilization is achieved.

Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung in Vorschlag gebracht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Feuerraum in zwei Kammern unterteilt ist, von denen eine als Reduktionskammer und die andere als Oxydationskammer dient. Hierbei ist vorteilhaft der übergang zwischen den beiden Kammern eingeschnürt.According to the invention, a device is used to carry out the method brought in proposal, which is characterized in that the combustion chamber in two Chambers is divided, one of which as a reduction chamber and the other as an oxidation chamber serves. Here, the transition between the two chambers is advantageously constricted.

Schließlich wird noch vorgeschlagen, die Kühlrohre des Reduktionsschmelzraumes mit wärmehemmenden Stoffen zu verkleiden.Finally, it is proposed that the cooling tubes of the reduction melting chamber to cover with heat-retardant fabrics.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for producing liquid iron in a steam boiler furnace operated as a melting chamber furnace with finely divided fuel, characterized in that in the steam boiler melting chamber lined with cooling tubes Dust-like or fine-grained oxidic iron ores introduced and with the combustion gases of the fuel burned in the steam boiler furnace in a suspended state be brought to reaction, after which the formed, separating melt or reduction products continuously withdrawn in liquid form from the melting chamber and, if necessary are further processed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the fuel is burned first with a lack of air and then with secondary air.

3. Process according to claims 1 and / or 2, characterized in that the reaction and Melt products of the reduction and oxidation melt rooms are obtained separately.

4th Method according to one of the preceding claims, characterized in that the required amount of lime in the form of fine lime dust in the oxidation chamber of the melting chamber is fed.

5. The method according to the preceding claims, characterized in that that the liquid melt products are passed through a bed of coke whose temperature is above the melting point of the melt products.

6. The method according to claim 5, characterized in that the coke bed is blown hot with air and that the Waste gases from the coke bed are introduced into the boiler in order to utilize their heat content will.

7. The method according to claim 6, characterized in that the in the coke bed The air to be injected is preheated, for which purpose the preheated air of the boiler is preferred is taken. B.

Device for performing the method according to one of the preceding Addresses, characterized in that the combustion chamber is divided into two chambers one of which serves as a reduction chamber and the other as an oxidation chamber.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that when reducing and Oxidation chamber the transition between the two chambers is constricted.

10. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cooling tubes of the reduction melting chamber with heat-retardant Fabrics are disguised. Publications considered: German Patent Specifications No. 418101, 846 553, 935 845; U.S. Patent Nos. 1815,888, 2,066,665, 2,581,597; Announcements from the Association of Large Boilers .. owners, 1948, No. 1, pp. 12 and 13.